Bentahar Atef- Brakni Tahar GSMGPRS

7/24/2019 Bentahar Atef- Brakni Tahar GSMGPRS

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GSM /GPRS

Bentahar atef , Brakni Tahar

Dpartement des Mathmatiques et dinformatique, universit de Tbessa

[email protected],[email protected]

Rsum le Systme Global Mobi le (GSM) permettantd'effectuer des appels tlphoniques en utilisant une

infrastructure cellulaire base sur les radios frquences pour

garantir la possibilit de maintenir une communication dun

mobile en cours de dplacement ( la mobilit : hand over), tandisque le GPRS(General Packet Radio Service) nest rien quuneextension volue de GSM bas sur la notion de commutation de

paquets au lieu celle de circuits.

Mots clsGSM, GPRS, hand over, rsaux mobiles

I.

INTRODUCTIONLa tlphonie cellulaire tout simplement est un systme decommunication sans lien physique ayant pour lobjectifd'assurer la communication entre les abonns mobiles par la

prsence des stations radios. Autrement dit bass sur lesrseaux sans fil cellulaires.La communication mobile cellulaire par les radiosfrquences constitue de diviser la zone gographique couverte

par le rseau en petits espaces sous forme des cellules. Afin dese mettre face linsuffisancede frquences disponibles, lescellules partagent entre elles les frquences utilisables

permises pour le maximum dutilisateurs, autrement dit le

multiplexage.Parmi ces rseaux cellulaires le GSM et son volution leGPRS qui sont considrs comme les plus rpandus dans ladernire dcennie.

II. RESEAU DE TELEPHONIE MOBILECELLULAIRE

A.Dfinition

Un rseau cellulaire est un system garantissant la mobilit delabonn travers le rseau et loptimisation de lutilisationdes frquences utiles [1].Les metteurs ou/et les rcepteurs sont mobiles et ne sont pas

connects par un cble filaire physique au postecorrespondant (BTS). [2]Un systme de rseau cellulaire se base sur uneinfrastructure spcialement adapte aux quipements decommutation dappels vers les diffrents mobiles via desondes radio.Ce rseau ; auparavant analogique ; fournit tous les servicesdun rseau fixe plus celui de la mobilit (hand over) , un telrseaupermet dutiliser et de connecter des millionsdappareilles tlphoniques sans fil simultanment grandechelle. [1]

Ainsi ce rseau doit tre apte dtecter lemplacementdun mobilelors de dplacements grande vitesse et sur unegrande distance afin dassurer la continuit de communication.

B.Histoire des rseaux sans fil

1) Electromagntisme1843: possibilit de conduction de champs lectrique etmagntique dans lespace(Faraday).

1864: dveloppement dquations de Maxwell caractrisant lapropagation des ondes radio (Maxwell).1875: cration des tincelles lectromagntiques entre unmetteur et un rcepteur de courte distance ( Edison).

2) Radiolectricit et ondes radio1888: gnration des ondes radio (Heinrich Hertz).1893: description des principes de lmission radio. la 1 reexprience de tlcommande (telautomaton, bateau tlguid,(Tesla).1895: la possibilit de communiquer par radio frquence(Guglielmo Marconi).1903 : mission et rception dun signal radio sur locan

atlantique (Guglielmo Marconi). [3] [4]

C.Histoire des rseaux cellulaires1910 : le premier tlphone mobile sur une voiture (Ericson etsa femme Hilda).1912 : normalisation des frquences radios et leurs utilisations1940 : premire transmission des donnes sur frquence radio.1971:premire utilisation de commutation de paquets(ALOHnet).80s : premire gnration de transmission analogique de lavoix mais cela avait un inconvnient dinterfrences avecdautremachines.90s :deuxime gnration de transmission numrique de la

voix et petit message (SMS) :1991 :GSM , 2000 : GPRS (2,5G ou 2G+).Annes 2000 : UMTS (3G) : donnes haut dbit et accsinternet.Annes 2010 NGN (4G) : trs haut dbit. [3] [4]

D.Organisation Des Rseaux CellulairesLa tlphonie mobile consiste utiliser desfrquences alloues, ces frquences sont mises en service et

partageables par la technique de multiplexage qui permetdutiliserplusieurs frquences un seul canal, Compte
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tenu des frquences radio sont limits il faut lesutiliser rationnellement en appliquant des techniques plus

performantes pour mieux partager ces frquencesdunemanire utile.1) Les critres de dtermination de la taille des cellules :a. zone de couverture : un espace dans lequel le

rapport signale utile par le bruit est suprieur dun seuil(gnralement 90%).

b.

distance de rutilisation: une distance qui spare unecellule a un autre dune telle faon quon peut rutiliserles mmes frquences.

2) Le fonctionnement dun telrseau convient d'assurer :a. la localisation des mobiles.

b. Les dplacements dunecellule une autre sans perdre laconnexion tablie.

pour assurer le dcoupage avec un pavage complet, lescellules doivent tre formes sur un modle hexagonale findassurerdes dfrentes frquences pour les cellules voisineset viter les interfrences entre elles.[5]

Fig. 1 Cellules hexagonales

Fig. 2 Mcanisme de rutilisation des frquences (n=7)

Fig. 3 Mcanisme de rutilisation des frquences (n=3,4 et 7)

On Utilise une distance suffisante pour viter linterfrenceentre les mmes frquences.1) Dimensionnement des cellulesa. en ville : cellules de petite taille pour partager les

maximum des frquences entre plusieurs utilisateurs.b. en prairie : cellules de grande taille (diamtre: 30 Km)

car il y a moins dutilisateurs et par consquence moinsdes frquences utiliser. [6]

E.volutionDun Rseau mobilecellulaire

GSM (global system mobile2G): est un standard pour lesrseaux de communications sans fil permettantdetransmission de donnes en commutation de circuit.GPRS (General Packet Radio Services 2.5G) : est unstandard spcifie une technique de transmission de donnesen commutation de paquets.UMTS (Universal Mobile Tlcommunication System3G) :Est un standard pour les systmes de tlcommunicationsmobile connu sous le nom de troisime gnration , la normeUMTS ce caractrise par une amlioration en termes dedbits de transmission qui peut atteindre 2 Mbit/s.

NGN (Next Generation Network 4G) :est un standard bassur rseau IP pour le transport de tout type de flux de donnesou de voix(Independence smantique).[6]

Fig. 4 volution Dun Rseau mobile c cellulaire [6]


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III.GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION)

A.Dfinition

Le nom original (Groupe Spciale Mobile), Et une normelabor en 1982 par European TelecommunicationsStandards Institute (ETSI), cette organisation a cr cettenorme pour les rseaux de communications sans fil travers le monde.

Fig. 4 logo de GSMChaque oprateur doit dvelopper son propre rseau tel qu'unabonn de tel rseau ne peut pas utiliser son tlphone dans unautre. Cette situation devient critique spcialement danslEurope ole dplacement des abonnes plus frquent.le dveloppement des rseaux cellulaires a impos un

problme de capacit, paralllement les quipements taientchers et avait une pnurie ce qui influait sur les conomies

dchelles.

B. Raisons Principales

1) Capacit : la croissance de demande des nouvellesbands de frquence conduit la technologie numriquemalgr il y a des solutions propos avec des technologiesanalogiques mais a cote trs cher.

2) Compatibilit avec dautres systmes.3) Garantie la continuit de connexion pendant le Passage

dun pays lautre.4) Possibilit de supporter de nouveaux services.5) rutilisation efficace des frquences utiles.6) Qualit de la voix : la perturbation radio des

rseaux analogiques influent dans la qualit de la voixalors que la transformation par bit avec dautrestechniques rsout ce genre de problme. [7]

7) rduire les cots des quipements et des services.

C.ArchitectureDun Rseau GSM:Dans un rseaux GSM une cellule contient une (ou plusieurs )station de base (BTS). Gnralement, une BTS est situe aucentre de la cellule.Le terminal mobile se connecte une BTS selon la puissancedu signal.

Les composantes principales sont :

1)

La station de base : BTS (Base Transceiver Station).2) Le contrleur de station de base : BSC (Base Station

Controller).3) Le commutateur de service mobile : MSC (Mobile

Switching Center).

Larchitecture de GSM divise le rseau en 4 hirarchiesprincipales :1) La station mobile : MS (Mobile Station)2) Le sous-systme radio : BSS (Base Station Subsystem)3) Le sous-systme rseau : NSS (Network Subsystem)

4) Le sous-systme opration : OSS (Operation Subsystem). [12]

Fig. 4 : Architecture de rseau GSM

1) Station mobile MS:La station mobile est compose :a. Dun appareil terminal (mobile) : Chaque appareil

mobile est identifi par un code unique IMEI(International Mobile Equipment Identity).

b. Dun module didentit dabonn SIM (Subscriber

Indentity Module), Labonn peut protger sa carte puce(SIM) laide dun code 4 chiffres(PIN). [7]

2) Le sous-systme radio (BSS) :Comprend deux parties :a. station de base (BTS): consiste un ensemble

dquipements des metteurs et des rcepteurs et leursantennes.

b. le contrleur de station de base (BSC): il gre et contrleles canaux et les ressources radiofrquences, il assureainsi le transfert dune cellule a une autre, la facturationet en plus il tablit un lien filaire entre le BTS et lecommutateur de service mobile (MSC) , cette liaison

avec un centre de commutation permet de seconnecter au rseau tlphonique public (RTC, RseauTlphonique Commut) pour permettre de faire descommunications avec les abonnes dun rseau fixe .[7][8]

Les types des canaux utiliss :a. Des canaux de contrle: son rle est dtablir et

maintenir de la connexion, associer un mobile uneBTS la plus proche.

b. Des canaux de trafic : son rle est de transporter lesdonnes et les communications vocales.
https://en.wikipedia.org/wiki/European_Telecommunications_Standards_Institutehttps://en.wikipedia.org/wiki/European_Telecommunications_Standards_Institutehttps://en.wikipedia.org/wiki/European_Telecommunications_Standards_Institutehttps://en.wikipedia.org/wiki/European_Telecommunications_Standards_Institute


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3) Sous-systme rseau (NSS) : il contient le centre decommutation (MSC).

4) Sous-systme opration (OSS):Du mme que le BSC mais avec une vue globale(lensemble du rseau)en plus lattachement des BSS et

NSS de tout le rseau.

D.Fonctionnement De GSMle dtaille dun fonctionnement d'une communication entredeux terminaux contrls par une seule base decommutation :

a. Initiation dun appel : Emission de numro d'un abonnpar un canal de contrle vers le centre de commutationqui transmet son tour toutes les informations sescellules.

b. Acceptation d'appel:Un circuit alors est tabli entre deuxstations de base. Le base de commutation choisi le canalde trafic optimal disponible pour relier les deux abonns..

c. Communication active: les changes de voix et dedonnes.

d.

Terminaison d'appel: libration des canaux de contrle etde trafic.

e. Transfert intercellulaire: Le rseau prend en chargeautomatiquement du Transfert intercellulaire sans enavertir labonn, ou romprela communication.

f. Blocage d'appel: Si tous les canaux de trafic sont occupset aprs un nombre de tentative un message (occup)sera envoy labonne.

g. Abandonnement d'appel: si un signal inferieur certainniveau la communication sera abandonne et la base decommutation en sera averti.

h. Connexion mobile-fixe: le centre de commutation assurece genre de liaison .[8]

E. Les principaux protocoles GSM

1) CM : Connection Management2) MM: Mobility Management3) RR :Radio Ressource Management4) MTP :Message Transfer Part5) LAPD :Link Access Protocol / canal D6) SCCP : Signaling Connection Part7) BSSAP :BSS Application part [3]

F. Succs du GSM

1) succs mondial spcialement europen.

2)

Adopt par des grandes compagnes de tlcom (Nokia,Ericsson).

3) Le GSM constitue le premier standard de la deuximegnration (2G) de tlphonie mobile.

4) Russite de SMS (Short Message Service).5) En 2010 le GSM servent 80% du march mobile

mondial, englobant plus de 5 milliards de personnes dansplus de 212 pays et territoires, on compte actuellementplus de 860 rseaux GSM (oprateurs). [3]

G. Lacunes et limitations du GSM

1) Mauvaise gestion des ressources radio : Commutation de circuit. Ligne monopolise pendant la communication.

2) Tarification la dure, pas au volume de donnes.3) Infrastructure coteuse.4) temps dtablissement de la communication relativement

lent.5)

Faible dbit jusqu' 57.6 kbit/s.[3]

IV GENERAL PACKET RADIO SERVICE (GPRS)

A. Ncessit Du GPRS :

Commutation circuit ncessite un mode s'appelle modeconnect consiste faire connexion pralable bout en bout, cemode monopolise la ligne paralllementLa 2eme gnration GSM avec son dbit de 9 kbit/s ce qui estinsuffisant pour se connecter linternet mobile. Ainsi que lacommutation de circuit ne peut pas grer les transmissionsfrquentes, alors que les trafics internet se font en rafale. Donc

lavnement de GPRS remde ces problmes sous sescontraintes [9]

B. Dfinition Du GPRS :

Le GPRS spcifie une technique de transmission de donnesen commutation de paquets, permettant ainsi de ne pasmonopolis de canal de communication. et donc permettantune tarification plus souple pour labonn.GPRS utilise l'infrastructure de GSM alors il fournit lesservices dun GSM en plus les services de commutation de

paquets avec un dbit lev.Tous les services bass sur des protocoles standards detransmission des donnes sont supportes par la norme GPRS.

Ainsi, GPRS utilise un protocole qui s'appelle GTP (GPRSTunnelling Protocol).le GTP est un protocole dencapsulationpermettant dadapter la taille des donns au format de paquetsupport par le system, Le GTP utilise TCP ou UDP selon quele mode connect ou non.

C. Principales Caractristiques Du GPRS :

1) connexion permanente de transmissions de donnes.2) Indpendance dun tablissement pralable de la

communication (GPRS mode non connect) .3) Tarification en fonction du volume plutt quen fonction

du temps.[9]

D. Bilan sur le GPRS :1). Avantages :a. temps daccs rduits car il ny a pas un tablissement

pralable de la communication.b. Dbit lev par apport de celui de GSM. , thoriquement

peut atteindre un dbit de 171,2kbit/s.c. pas de monopolisation des ressources radios.d. Compatibilit avec dautres rseau de donnes paquets

tel quun rseau IP.


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e. facturation en fonction du volume permet un utilisateurde payera seulement la taille de tlchargement et non ladure correspondante.

2) . Limites :a. le dbit rel (denviron 50kbit/s)est trs infrieur celui

thorique dans le descriptif du protocole (171,2kbit/s).mais lon peut atteindre un dbit denviron 115kbit/s dans

des conditions optimales. Alors il y a une grandediffrence entre la ralit et les rsultats sur papier.

b. la mise en place des quipements GPRS est coteuse(BTS avec ses antennes, son parafoudre, MCS).

c. A l'arriv des nouvelles technologies (3G) les oprateurstlphoniques vite gnralement dinvestir dans undomaine bientt disparatre.[9]

V.CONCLUSION

La tlphonie cellulaire a rvolutionn nos moyens decommuniquer permettant enfin de dialoguer longue distancesans un lien filaire. la tlphonie cellulaire tait devenue unservice de base comme l'lectricit.Avec les progrs de l'informatique, des nouvelles gnrationssont apparues avec plus de performances et plus de scurit enmme temps en basant toujours sur les mmes moyens de

transmission (ondes radio) mais avec une exploitationoptimale de ressources en appliquant des commutations et destechniques hybrides plus efficaces, ces progrs apportentnanmoins des nouveaux problmes de congestion quidoivent tre rsolus.

REFERENCES

[1] Leon Beya Kalamba interconnexion entre deux rseaux cellulaires desnormes gsm par faisceau hertziens cas de cct et vodacom ista -ingnieur technicien en lectronique. orientation : radio transmission2010

[2] Anne-Elisabeth reseaux cellulaires de vorono baert laboratoire derecherche en informatique, universit de picardie jules verne

[3] Claude Servin rseaux et telecomes 3 eme edition edition dunod[4] carle, j., myoupo, j.f., et sem, d., (2001), a basis for 3 -d cellular

networks dans proc. of the 15th international conference oninformation networking.

[5] Jean Cellmer, rseaux cellulaires, le systme umts, techniques del'ingnieur

[6] pujolle, les rseaux , ed eyrolle, 3me dition, 2000,isbn 2-212-09119-2 chapitres 19 & 20.

[7] Tanenbaum, Andrew, Prentice Hall, rseaux, 3e dition, 1996

[8]

cours les rseaux cellulaires module rmhd universite de reimschampagne-ardenne

[9] Nadge Faggion, Dunod le gprs du wap lumts

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